第12章：CAM 数控加工

1. CAM 工作台定位

FreeCAD 的 CAM 工作台用于从模型生成刀具路径，并通过后处理输出机床控制程序。官方源码中 src/Mod/CAM 表明 CAM 是核心模块之一。它适合学习和处理中小型铣削、轮廓、口袋、钻孔等任务。

CAM 不是简单按模型自动加工。用户需要理解机床、刀具、夹具、材料、坐标系、切削参数和安全高度。

2. 基本概念

• Job：加工任务，包含模型、毛坯、坐标系、后处理器。
• Stock：毛坯，可按包围盒或自定义尺寸设置。
• Tool：刀具，包括直径、类型、长度、切削参数。
• Operation：加工操作，如轮廓、口袋、钻孔、面铣。
• Path：生成的刀具路径。
• Post Processor：把路径输出为机床可读 G-code。

3. 加工坐标系

加工坐标系必须与实际装夹一致。设置时要明确：

• 原点在毛坯哪个角或模型哪个基准。
• Z 零点在毛坯上表面、工件上表面还是夹具基准。
• X/Y 方向与机床运动方向一致。
• 安全高度高于夹具和工件。

错误坐标系可能导致撞刀或报废工件。

4. 刀具库

建立刀具库可以减少重复输入。常见刀具：

• 平底铣刀。
• 球头刀。
• V 刀。
• 钻头。
• 倒角刀。

刀具参数应包括直径、刃长、总长、进给、转速、下刀量、步距。实际值必须根据材料、机床刚性和刀具厂家建议调整。

5. 常用操作

• Profile：沿外轮廓或内轮廓加工。
• Pocket：清除凹槽或区域材料。
• Drilling：钻孔。
• Face：面铣平面。
• Adaptive：适合高效粗加工。
• Deburr/Chamfer：边缘处理，视版本和配置而定。

每个操作都要检查起刀、退刀、深度、余量和方向。

6. 仿真与验证

生成 G-code 前必须验证：

• 刀具路径是否在正确区域。
• 是否切到夹具或保留结构。
• 安全高度是否足够。
• 刀具是否过短。
• 切削深度是否过大。
• 后处理器是否匹配机床控制系统。

FreeCAD 的路径可视化是基础检查，正式加工前还应在机床控制软件或专门仿真器中验证。

7. 后处理

不同机床使用不同 G-code 方言。后处理器负责输出兼容格式。设置时要确认：

• 单位是 mm 还是 inch。
• 绝对坐标还是相对坐标。
• 主轴启停命令。
• 换刀命令。
• 冷却液命令。
• 程序开头和结尾安全动作。

不要把未经验证的 G-code 直接运行在真实机床上。

8. CAM 实践任务

以一个带孔板件为例：

1. 建立 100 × 60 × 10 mm 板。
2. 添加四个通孔和一个矩形口袋。
3. 创建 CAM Job。
4. 设置毛坯比零件每边大 2 mm。
5. 添加 6 mm 平底刀和 3 mm 钻头。
6. 生成面铣、口袋、钻孔、轮廓操作。
7. 检查路径并后处理为 G-code。

9. 安全提醒

CAM 教程只能说明软件流程，不能替代机床培训。真实加工必须由具备安全知识的人操作，佩戴防护，确认夹紧，空运行验证，低速试切，并随时准备急停。